Investigadores entrenan a peces dorados para «conducir»

ARRIBA: MATAN SAMINA

Los peces pueden navegar fuera del agua, un estudio publicado el 9 de diciembre en la revista Behavioral Brain Research , lo que sugiere que las habilidades de navegación de los animales no dependen del contexto ecológico.

Estudios anteriores han entrenado a ratas y perros para operar vehículos, y en 2014, los ingenieros de Ben-Gurion La Universidad del Negev en Israel desarrolló una interfaz de peces sobre ruedas que permite a los peces controlar un automóvil robótico sobre tierra, esencialmente, un tanque transparente en una plataforma de cuatro ruedas que se mueve de acuerdo con la orientación y los movimientos de los peces en su interior. El mes pasado, los científicos implementaron esta tecnología para probar si los peces dorados (Carassius auratus) pueden percibir y comprender un entorno sin agua y transferir su representación espacial y habilidades de navegación al ámbito terrestre.

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Me emociona compartir un nuevo estudio dirigido por Shachar Givon & @MatanSamina con Ohad Ben Shahar: Goldfish puede aprender a conducir un pequeño vehículo robótico en tierra. Entrenamos peces dorados para conducir una plataforma con ruedas que reacciona al movimiento del pez (https://t.co/ZR59Hu9sib). pic.twitter.com/J5BkuGlZ34

Ronen Segev (@ronen_segev) 3 de enero de 2022

El neurocientífico cognitivo Ronen Segev y sus colegas enseñaron a seis peces dorados a usar el sistema y luego los colocaron a ellos y a sus autos uno a la vez en un recinto. Cada vez que un pez alcanzaba un tablero rosa de destino montado en una de las paredes del recinto, recibía una sola bolita de comida como recompensa. Para cada sesión, el equipo registró la cantidad de veces que el pez alcanzó el objetivo, cuánto tiempo tardó en alcanzar el objetivo y la distancia recorrida.

Segev y su equipo observaron que los peces Capaz de alcanzar el objetivo incluso con diferentes posiciones de inicio y se agregaron objetivos de señuelo para desviarlos. Cuando la ubicación del objetivo cambió a una pared diferente, el pez primero fue a la ubicación original del objetivo y luego corrigió su navegación para acercarse a la pared correcta. Los resultados apuntan a la capacidad de aprendizaje de los peces, además de pilotar un vehículo.

El científicohabló con Segev sobre su proceso de investigación y qué información podrían proporcionar estos estudios sobre los peces. cognición y navegación visual.

El científico: ¿Qué quería responder con este estudio?

Ronen Segev: He Trabajó durante muchos años en las capacidades cognitivas de los peces y específicamente en la navegación [y] cómo encuentran un camino en el mundo. Y estaba un poco frustrado por el hecho de que en el laboratorio tengo un tanque de agua de 1,4 por 1,4 metros de altura. Es un recinto pequeño. . . y en la naturaleza, los peces pueden navegar en el océano. Pueden navegar en un lago. Estaba buscando una manera de hacer coincidir lo que puedo hacer en el laboratorio [con] la vida real de los peces.

Luego, encontramos varios experimentos que realmente nos fascinaron. Uno de ellos es una rata que conduce un coche. . . . Vi esto y luego dije: Oh, está bien, entonces podemos intentar convertirlo en ciencia y tratar de dotar a los peces de la capacidad de navegar en tierra. Entonces puedes hacer experimentos que no están restringidos al tamaño del tanque de agua que puedes mantener en el laboratorio.

Hay dos tipos de dificultades [a las que se enfrentan los peces]. Es muy difícil de aprender. . . para conducir un automóvil porque todo se está moviendo, y necesita controlar y mover su cuerpo de cierta manera para que el vehículo vaya en cierta dirección deseada. Entonces, existe el esfuerzo cognitivo de conducir el propio vehículo. Luego, después de que [ellos] superen esto, [ellos] necesitan superar el esfuerzo cognitivo de navegar en un entorno completamente extraño. Es extraño en el sentido de que ya no es agua. Es extraño en el sentido de que mirando desde el tanque de agua, las cosas se ven muy diferentes debido a la interfaz aire-agua-plástico. . . hay refracción que distorsiona la visión de los peces. Todo esto que los peces necesitan superar para poder navegar en tierra. Nuestro trabajo es el primer paso [donde] mostramos que los peces pueden hacer eso.

TS: ¿Por qué elegiste trabajar con peces dorados?

RS: Están disponibles y son resistentes. Estos son animales realmente asombrosos. Puedes conseguirlos del tamaño que quieras. . . para que pueda optimizar el tamaño del animal para su experimento. Puede obtenerlos [de] un proveedor local de mascotas, lo cual es un gran alivio, y son fuertes. Entonces, incluso si las condiciones no son perfectas, sobrevivirán. Todas estas cosas realmente hacen que el pez dorado sea un animal excelente para trabajar.

Pez dorado en un vehículo operado por peces MATAN SAMINA

TS: ¿Puedes describir cómo funciona el vehículo operado por peces?

RS: Tenemos el depósito de agua. . . la computadora que se encuentra arriba y una cámara web que captura el tanque de agua [que] detecta automáticamente la posición y orientación del pez y envía un comando al vehículo y [sus] motores y ruedas para ir en esta dirección. Ahora, el truco está en dotar al vehículo de la capacidad de ir en todas las direcciones. . . al tener ruedas especiales que realmente le permiten ir en las cuatro direcciones de una manera completamente simétrica.

TS: Muéstrame cómo entrenaste y probaste las habilidades de navegación del pez. en diferentes experimentos.

RS: Hicimos una serie de experimentos en los que el vehículo empezaba más o menos en el centro de la habitación, y había un gran cartel de plástico en la pared. y el pez necesitaba ir directamente al letrero en la pared. Para convencernos de que el pez realmente controla el vehículo, lo que necesitábamos hacer eran manipulaciones en las que comenzamos no en el centro de la habitación sino en muchos lugares diferentes, colocamos señuelos de objetivos o tomamos el objetivo y muévala al otro lado [de la habitación].

Cada sesión duraba unos treinta minutos. Se le encomendó al pez que obtuviera tantos gránulos de comida como pudiera durante la sesión de treinta minutos. Lo que puede ver es que después de unas diez o quince sesiones, el pez pasa de un valor de probabilidad [de] solo unos pocos gránulos de comida por sesión de treinta minutos a obtener muchos gránulos de comida en una sesión de treinta minutos. El pez sabe lo que hace. Va directamente al objetivo. No realiza una caminata aleatoria y luego va al objetivo.

TS: ¿Encontró algún desafío durante el proceso?

RS: Había muchos pequeños ajustes [o] pequeños parámetros que necesitaban ser ajustados. La computadora debe reaccionar ante este [pez] que se acerca a la pared [del tanque] en la dirección correcta antes de que el vehículo comience a moverse. . . . Necesitas poner [los controles de los vehículos] en algún punto dulce donde. . . [el comportamiento de los vehículos es] intuitivo desde el punto de vista de los peces. . . .  ¿Cuál fue la acción del pez? ¿Cuál fue la reacción de los vehículos operados por peces? Necesitas ajustar todo esto para que funcione.

TS: ¿Qué te sorprendió o fascinó durante esta investigación?

RS: Hubo un momento en el que dijimos: Bien, entonces el objetivo está aquí. Vamos a moverlo al otro lado de la habitación. La trayectoria inicial fue que el pez comenzó en el centro y continuó hasta la posición original del objetivo. Estaba mirando allí, y luego descubrió que [el objetivo estaba] en realidad en el otro lado. En el tercer intento, fue directamente al otro lado. Realmente ves el aprendizaje en acción.

TS: ¿Hacia dónde ves el futuro de esta investigación?

RS : Creo que el próximo paso es en realidad hacerlo más difícil. Ahora estamos en una posición en la que podemos dejar que los peces conduzcan el vehículo, tal vez en un espacio abierto. . . ¿Puede el pez encontrar su camino hacia un objetivo que no puede ver? Creo que estos son los tipos de preguntas que me fascinan, y están bien conectados con cuestiones de aprendizaje espacial y memoria espacial. Creo que en realidad hay muchas otras preguntas que pueden resolverse con este sistema, y realmente espero que [más investigadores lo prueben], y probablemente puedan llevarlo en direcciones que no puedo imaginar, que van a ser geniales.

TS: ¿Qué quiere que los lectores se lleven de este estudio?

RS: Recibo muchas veces esta reacción de: No sabíamos que los peces son tan inteligentes. Y creo que en parte se debe a que la gente piensa que los peces son algo primitivos [o] que no están lo suficientemente desarrollados. Esto no es correcto. . . . Tienen su propia evolución. . . en un mundo completamente diferente. Es un mundo tridimensional. Está lleno de agua. Es un mundo muy peligroso. Entonces, resuelven problemas cognitivos o manejan los desafíos del entorno de manera muy diferente a nosotros. Creo que tenemos que apreciar esto. Hay mucha sabiduría en la forma en que lo hacen, aunque tal vez no lo veamos inicialmente. Creo que los peces son muy inteligentes y hacen cosas inteligentes. Necesitamos apreciar la complejidad de su mundo y la diferencia entre su mundo y el nuestro.